Модуль силовых импульсов генератора технологического тока

Полезная модель относится к электроэрозионной обработке, в частности к генерации рабочих импульсов для электроэрозионного проволочно-вырезного станка, и предназначен для формирования коротких последовательных импульсов тока в низкоомной нагрузке - эрозионном промежутке. Модуль силовых импульсов генератора технологического тока выполнен следующим образом. Модуль включает коммутационно соединенные между собой устройство управления (на схеме не показано), компаратор 1, резисторы 2, 3, источники 4, 5 постоянного (+Uп) и опорного напряжения (Uoп), узел 6 логического «И», диод 7, транзистор 8 и драйвер 9 транзистора 8. К одному входу узла 6 логического «И» подключен компаратор 1, а к другому - драйвер 9 транзистора 8. Модуль дополнительно оснащен фильтром 10 и накопительным дросселем 11. Устройство защиты по средней мощности выполнено с RC-цепочкой, которая анодом подключена к диоду 7, который катодом подключен к выходу драйвера 9 транзистора 8 и резистору 3, подключенному последовательно к источнику 4 постоянного напряжения (+Uп). Кроме того, к прямому входу компаратора 1 подключен источник 5 опорного напряжения (Uoп), к инверсному входу - конденсатор 12 RC-цепочки. Инверсный вход компаратора 1 выполнен с возможностью сравнения напряжения, полученного с конденсатора 12 и выпрямленного фильтром 10, с опорным напряжением (Uoп) и возможностью запрета работы драйвера 9 транзистора 8, при его превышении. Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель является обеспечение возможности простой защиты модуля силовых импульсов генератора технологического тока по средней выделяемой мощности, обеспечение защиты модуля от перегрузки секции и уменьшение вероятности обрыва проволоки в рабочей зоне.

Полезная модель относится к электроэрозионной обработке, в частности к генерации рабочих импульсов для электроэрозионного проволочно-вырезного станка, и предназначен для формирования коротких последовательных импульсов тока в низкоомной нагрузке - эрозионном промежутке.

Из уровня техники известен модуль силовых импульсов генератора технологического тока, в котором в схеме используется пьезоэлектрический кристалл, который электрически параллельно с напряжением, приложенным кискровому промежутку, измеряет напряжение между электродом изаготовкой с помощью сигнальных проводов, подведенных в зону обработки (US 20120217225 A1 30.08.2012, B23H 1/00).

Недостатком указанного модуля является использование напряжения, приложенного к искровому промежутку, с помощью измерительных проводов, находящихся в зоне электроэрозионной обработки, и требующих установки в зоне обработки измерительного устройства.

Наиболее близким решением по технической сути и достигаемому результату является модуль силовых импульсов LC-генераторов (генераторов технологического тока) рабочих импульсов для электроэрозионных проволочно-вырезных машин, включающий в себя защиту по максимальной средней мощности для избегания обрывов проволоки и повреждения генераторных секций. Это происходит путем прямого измерения средней мощности в эрозионном промежутке, для чего, помимо электроэрозионного кабеля, в зону обработки подведены специальные сигнальные провода, подсоединенные к сложному измерительному устройству (US 4376880 А 15.03.1983, B23H 1/02).

Недостатком известного модуля является использование указанного прямого измерения средней мощности в эрозионном промежутке, что усложняет и удорожает конструкцию. Ввиду чего, в массовом производстве LC-генераторов преимущественно отсутствует защита по средней мощности.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель является обеспечение возможности простой защиты модуля силовых импульсов генератора технологического тока по средней выделяемой мощности, обеспечение защиты модуля от перегрузки секции и уменьшение вероятности обрыва проволоки в рабочей зоне.

Указанный технический результат достигается посредством того, что модуль силовых импульсов генератора технологического тока включает коммутационно соединенные между собой устройство управления, компаратор, резисторы, источник постоянного напряжения и источник опорного напряжения, узел логического «И», диод, транзистор и драйвер транзистора, при этом к одному входу узла логического «И» подключен компаратор, а к другому - драйвер транзистора, согласно полезной модели, он дополнительно оснащен фильтром, накопительным дросселем, при этом устройство защиты по средней мощности выполнено с RC-цепочкой, которая анодом подключена к диоду, который катодом подключен к выходу драйвера транзистора и резистору, подключенному последовательно к источнику постоянного напряжения, кроме того к прямому входу компаратора подключен источник опорного напряжения, к инверсному входу - конденсатор RC-цепочки, инверсный вход выполнен с возможностью сравнения напряжения, полученного с конденсатора и выпрямленного фильтром, с опорным напряжением и возможностью запрета работы драйвера транзистора, при его превышении.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показан модуль силовых импульсов генератора технологического тока.

Модуль включает коммутационно соединенные между собой устройство управления (на схеме не показано), компаратор 1, резисторы 2,3, источники 4,5 постоянного (+Uп) и опорного напряжения (Uоп), узел 6 логического «И», диод 7, транзистор 8 и драйвер 9 транзистора 8. К одному входу узла 6 логического «И» подключен компаратор 1, а к другому - драйвер 9 транзистора 8. Модуль дополнительно оснащен фильтром 10 и накопительным дросселем 11. Устройство защиты по средней мощности выполнено с RC-цепочкой, которая анодом подключена к диоду 7, который катодом подключен к выходу драйвера 9 транзистора 8 и резистору 3, подключенному последовательно к источнику 4 постоянного напряжения (+Uп). Кроме того, к прямому входу компаратора 1 подключен источник 5 опорного напряжения (Uоп), к инверсному входу - конденсатор 12 RC-цепочки. Инверсный вход компаратора 1 выполнен с возможностью сравнения напряжения, полученного с конденсатора 12 и выпрямленного фильтром 10, с опорным напряжением (Uоп) и возможностью запрета работы драйвера 9 транзистора 8, при его превышении.

Модуль работает следующим образом.

При включении транзистора 8 в дросселе 11 начинает накапливаться энергия

, где

I - сила тока;

U _п - напряжение питания генератора;

L - индуктивность;

t - время;

Е - энергия,

одновременно с этим запирается диод 7 и напряжение на конденсаторе 12 начинает расти.

, где

U_{c1 зар} - напряжение на конденсаторе;

U_п - напряжение питания генератора;

U_нач - напряжение на конденсаторе в момент коммутации;

t_on - время нахождения драйвера во включенном состоянии;

R₁ , R₂ - сопротивления резисторов;

C ₁- емкость конденсатора;

е - число Эйлера.

При закрытии транзистора 8 диод 7 открывается и конденсатор 12 начинает разряжаться через цепочку 2-7-3.

, где

где

U_c1.раз - напряжение на конденсаторе;

U_нач - напряжение на конденсаторе в момент коммутации;

U_vd1 - напряжение прямого смещения на диоде;

R₂ - сопротивления резистора;

С ₁ - емкость конденсатора;

t_off - время нахождения драйвера в выключенном состоянии;

е - число Эйлера.

Соответственно, при включении транзистора 8 с некоторым периодом и скважностью на конденсаторе 12 образуется гребенчатое напряжение, постоянная составляющая которого выделяется с помощью фильтра 10 и поступает на компаратор 1, где сравнивается с некоторым пороговым значением. Постоянная составляющая напряжения при первом приближении прямо пропорциональна длительности импульса при фиксированной частоте, а мощность - квадрату длительности импульса. Если порог превышен, то компаратор 1, выход которого подключен к одному из входов узла логического «и» 6, запрещает работу драйвера 9.

Таким образом, ввиду того, что средняя мощность измеряется не на эрозионном промежутке, а косвенно, во время работы накопительного дросселя, предложенная полезная модель позволяет обеспечить простую защиту модуля силовых импульсов генератора технологического тока по средней выделяемой мощности, обеспечить защиту модуля от перегрузки секции и уменьшить вероятность обрыва проволоки в рабочей зоне.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в области электроэрозионной обработки и может быть использован для генерации рабочих импульсов для электроэрозионного проволочно-вырезного станка;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Модуль силовых импульсов генератора технологического тока для электроэрозионного проволочно-вырезного станка, включающий коммутационно соединенные между собой устройство управления, компаратор, резисторы, источник постоянного напряжения и источник опорного напряжения, узел логического И, диод, транзистор и драйвер транзистора, при этом к одному входу узла логического И подключен компаратор, а к другому - драйвер транзистора, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен фильтром, накопительным дросселем, устройством защиты по средней мощности, выполненным с RC-цепочкой, которая анодом подключена к диоду, который катодом подключен к выходу драйвера транзистора и резистору, подключенному последовательно к источнику постоянного напряжения, кроме того, к прямому входу компаратора подключен источник опорного напряжения, к инверсному входу - конденсатор RC-цепочки, инверсный вход выполнен с возможностью сравнения напряжения, полученного с конденсатора и выпрямленного фильтром, с опорным напряжением и возможностью запрета работы драйвера транзистора, при его превышении.